～ 2024 光電所期末耶誕餐會  花絮報導  ～

（時間：113年12月20日；地點：臺灣大學電資學院明達館3F中庭廣場）

花絮整理：所學會會長孫立維

光電所因疫情影響睽違數年後，終於又在2024年的期末，由所學會主辦了一場期末耶誕餐會活動。準備前期由於活動舉辦時間接近年底，導致與外燴廠商聯絡時出現多家廠商皆已訂滿的情況，還好Mr.Ogenki元氣先生願意在活動前一天提前將器材運來學校，交由我們工作人員收納，並在餐會當天一早就來現場協助布置，才讓活動的籌備順利完成。

活動當天我們10:30就開始與廠商一同擺設器材與食物，並在12:00左右將一切布置到位，此時已經陸陸續續有零星的同學前來報到，在稍作等待後人潮湧現，我們也正式開放同學取餐。

活動前幾天我們也安排了工作人員前往賣場採購外燴正餐以外的飲料及糖果零食，並在當天設置了飲料吧，提供同學們冰涼的飲品選擇，也讓參與活動的大家可以在離開時帶走糖果作為小禮物。

在一段歡樂飲食時光後，所長也抵達現場，為同學們發表了學期的總結與對新一年的祝福，同時我們也藉此機會公布了下學期促進同學們運動健康的運動場地租借費用補助計畫。

在活動的最後，由所學會發起、同學們自願參與的耶誕交換禮物橋段，則是由同學們各自提供神秘禮物，所學會會長抽出第一位上台後，選擇自己的驚喜獎品，同時抽出下一位幸運的同學。這個活動的目的是為了讓同學們可以把家中還有用、但是可能沒在使用的物品，帶來現場做為禮物互相交換抽獎，既保留了耶誕禮物的驚喜感也可做到資源利用的環保理念。

最後，我們以同學們的現場合照為這次的活動留下一個完美的紀念，並感謝大家的參與。

Blue triplet-triplet fusion organic light-emitting diode with bi-layer emitting layer

Professor Jiun-Haw Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 李君浩教授

A blue organic light-emitting diode (OLED) based on triplet-triplet fusion (TTF) was demonstrated consisting of bi-layer emitting layer (EML) structure, which were 1-(2,5-dimethyl-4-(1-pyrenyl)phenyl)pyrene (DMPPP) and carbazole-substituted anthracene (CbzAn) which acted as triplet tank layer (TTL) and triplet-triplet fusion (TTF) layer, respectively. 5% of 7,7,13,13-tetramethyl-N5,N5,N11,N11-tetraphenyl-7,13-dihydrobenzo-[g]indeno[1,2-b]fluorene-5,11-diamine (DPaNIF) was incorporated inside TTL and TTF layer as dopants. Carriers recombined at the TTL which formed 25% singlets and 75% triplets. Singlet emission happened in TTL, while triplets transferred the energy to TTF layer undergoing upconversion process followed by light emission. External quantum efficiency of this blue OLED achieved remarkably 11.12%.

Reference:

Kai-Hong Hsieh et al., Adv. Photonics Res. 2024, 2300344.

Surface Acoustic Wave Actuated Plasmonic Signal Amplification in a Plasmonic Waveguide

Professor Jian-Jang Huang's Laboratory

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 黃建璋教授

Enhancement of nanoscale confinement in the subwavelength waveguide is a concern for advancing future photonic interconnects. Rigorous innovation of plasmonic waveguide-based structure is crucial in designing a reliable on-chip optical waveguide beyond the diffraction limit. Despite several structural modifications and architectural improvements, the plasmonic waveguide technology is far from reaching its maximum potential for mass-scale applications due to persistence issues such as insufficient confined energy and short propagation length. This work proposes a new method to amplify the propagating plasmons through an external on-chip surface acoustic signal. The gold-silicon dioxide (Au-SiO₂) interface, over Lithium Niobate (LN) substrate, is used to excite propagating surface plasmons. The voltage-varying surface acoustic wave (SAW) can tune the plasmonic confinement to a desired signal energy level, enhancing and modulating the plasmonic intensity. From our experimental results, we can increase the plasmonic intensity gain of 1.08 dB by providing an external excitation in the form of SAW at a peak-to-peak potential swing of 3 V, utilizing a single chip.

論文題目：二維材料後段兼容製程開發及在互連中的應用

姓名：郭繼元   指導教授：吳志毅教授

摘要

對於後段製程（BEOL）互連，銅（Cu）具有低電阻率，因此被認為是優選材料。其中在銅互連中應使用氮化鉭（TaN）作為阻障層（barrier），是為了防止銅因其高擴散性而擴散到介電層中。然而，隨著銅互連尺寸的不斷縮小，隨著Ta/TaN佔用的體積增加，電阻率會急劇增加。由於傳統阻障材料（TaN/Ta）的三維特性，在厚度低於3奈米時，阻擋銅擴散的能力逐漸喪失。因此隨著尺寸縮放需求的增加，TaN/Ta在保持阻障特性和增加電阻率的同時已達到縮放極限。相比之下，二維材料具有縮放至低於2奈米以下的潛力，並同時能夠保持阻障特性。關於下一代互連技術，鈷具有較小的平均自由徑，這減少了因平均自由徑造成散射效應的影響，而且它們同時是具有高熔點的材料，因此被視為是取代銅互連的候選材料。本研究將問題分為兩個階段來解決，短期目標主要是利用二維材料的厚度優勢取代現行的阻障材料以增加Cu導線的截面積去減少尺寸微縮所造成電阻值上升的問題，以MW-PES成長MoS2作為barrier（如圖一）；而長期目標則是考慮以Co來取代Cu導線，以解決Cu導線微縮下面臨的electromigration日益嚴峻的情形，利用HW-CVD成長Graphene-all-around架構（如圖二），透過二維材料包覆住金屬導線的架構可以利用Co抵抗electromigration效應較好的優勢將其作為interconnect材料，進而實現替換互連材料之目標。 圖一 圖二

— 資料提供：影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理：林晃巖教授、郭權鋒 —

光子捕獲檢測器

矽基材料易於製作成光電檢測器，但其性能不一定總是適合目標應用。近日，中國電子科技大學的Han Dou及其研究團隊提出了一種增強矽的紅外線吸收並擴展其檢測波段的方案。該團隊將光子捕捉孔陣列整合到基於矽基PbSe薄膜之金屬-半導體-金屬（MSM）光電檢測器的表面（如圖1所示）（H. Dou et al. ACS Photon. 11 (2024), 3688–3696.）。

增強型光電檢測器是在由3 μm厚SiO₂層和1.5 μm厚Si器件層構成的絕緣體上矽（SOI）基板上製造的。其上利用蒸鍍技術沉積了一層80 nm厚的PbSe薄膜。透過離子蝕刻技術形成了以方形晶格排列的孔陣列，孔深度為150 nm。中國科學家製造了三種元件：一種不帶孔陣列，兩種帶有孔陣列的器件，其孔徑（d）與晶格週期（p）的比例分別為700/1,000 nm和700/2,333 nm。元件頂層設置了兩組分立的金（Au）金屬指狀電極，以指叉電極的形式在PbSe薄膜中產生電場。研究團隊測量並比較了這三種元件在不同波長下的檢測性能（圖2）。

研究人員發現，與基於時域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）的數值模擬一致，光電檢測器的峰值吸收波長隨著晶格週期的增加而增加。當晶格週期分別為1,000 nm、1,280 nm和1,520 nm時，在850 nm、1,064 nm、1,310 nm和1,550 nm實現了超過90%的高吸收（圖2）。

光電檢測器提供線性響應，當波長808 nm時，孔徑幾何形狀為d/p = 700/100 nm的元件在功率密度為942 mW cm^–2時表現出8.1 μA的最大光電流。光電檢測器的反應率為0.449 A W^–1，比沒有孔徑陣列的偵測器提高了2.25倍。在近紅外線區域觀察到響應度得到改善，在1,064 nm、1,310 nm和1,550 nm波長的增強因子分別為2.67、3.34和3.57，使元件能夠覆蓋光通訊的C和L波段。外部量子效率（External Quantum Efficiency, EQE）也有類似的增強：當偏壓為2 V時，在808 nm波長處獲得的最大EQE為68.92%。